熱電堆熱端冷卻系統(tǒng)
熱電堆熱端冷卻的方法很多,主要有以下幾種:1.液體冷卻。換熱系數(shù)約為100~1000W/(m2·K)
2.空氣冷卻。換熱系數(shù)約為3~6W/(m2.K)(自由運(yùn)動(dòng)),26~30w/(m2.K)(受迫運(yùn)動(dòng))。
此外,還有利用物質(zhì)熔化熱、物質(zhì)溶解熱以及物質(zhì)熱容量進(jìn)行熱端冷卻的系統(tǒng)。
從工藝和結(jié)構(gòu)的角度看,最合理的液體冷卻系統(tǒng),是在熱端處建立一個(gè)水腔,使水直接進(jìn)入熱端進(jìn)行冷卻。許多制冷器均采用這種方法。一種冷卻水系統(tǒng),它用于實(shí)驗(yàn)室中的小型冷庫制冷器。矩形截面的黃銅塊l內(nèi)有水腔2,塊與塊之間有墊片。黃銅塊的外面用絕熱材料包裹。熱電堆的熱端與黃鍋塊釬焊,以減少傳熱溫差。
環(huán)形熱電堆也是采用液體流經(jīng)水腔時(shí),將熱端熱量帶走的結(jié)構(gòu)。
液體冷卻熱端的水循環(huán)系統(tǒng),可分為自然對(duì)流水循環(huán)系統(tǒng)和強(qiáng)制流動(dòng)水循環(huán)系統(tǒng)兩種。
自然對(duì)流水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用這一系統(tǒng)后,熱電制冷器熱端散發(fā)的熱量被水吸收。水回路中設(shè)有散熱器,當(dāng)水處在裝有散熱片的管段內(nèi)時(shí),被外界空氣冷卻,降低了溫度,水的密度增加而下降。在管段的外面敷有小型制冷器的水冷卻系統(tǒng)。絕緣層,水在這一段管路內(nèi)保持較高的溫度,因密度小而上升,從而構(gòu)成了水的自然循環(huán)。為了增加熱端的散熱,在熱端1處裝有散熱片2,它浸在水中。盛水的水箱。熱端與水之間的熱流量很大,320~30倍于空氣自然對(duì)流的換熱系數(shù)。
采用空氣側(cè)散熱片的面積可以做得比較大,水將熱量傳給空氣時(shí),熱流密度較小。為了綜臺(tái)評(píng)價(jià)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的性能,需進(jìn)行水流的流體動(dòng)力計(jì)算采用強(qiáng)制流動(dòng)的水循環(huán)系統(tǒng)。水泵將水壓入熱端的水腔內(nèi),吸熱后的水流經(jīng)空氣散熱器,再返回水泵吸入口。強(qiáng)制循環(huán)的水系統(tǒng)用于熱端散熱率大的場合,為配合這一散熱率,空氣散熱器采用強(qiáng)制通風(fēng)的方式,以保證散熱器尺寸的合理性。
在散熱過程中,除對(duì)流換熱外,尚有幅射換熱。研究表明,即使在散熱片表面溫度不高的情況下,散熱器表面的幅射換熱仍起較重要的作用。據(jù)此,應(yīng)使散熱器表面具有大的幅射能力。
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